Seite 1. Különleges mélyhúzó eljárások. A különleges mélyhúzó eljárások alkalmazásának indokai. Kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása

Átírás

1 9. előad adás Különleges mélyhúzó eljárások Prof. Dr. Tisza Miklós 1 A különleges mélyhúzó eljárások alkalmazásának indokai Különleges mélyhúzó eljárásokat különböző indokokkal alkalmazunk. Ezek közül a leggyakoribbak: kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása a húzási folyamat intenzifikálása» alakítási mérték növelése a húzási paraméterek módosítása» húzóerő csökkentése más módszerrel nem alakítható anyagok feldolgozása más módszerrel nem gyártható alkatrészek előállítása 2 Kissorozatú gyártás gazdaságosságának fokozása Közös jellemzőjük: költségtakarékos szerszámozást igénylő eljárások gyakran járulékos eredmény a hagyományos módszerekkel rosszul alakítható anyagok feldolgozhatósága» Gumitömbös húzószerszám» Folyadékkal végzett mélyhúzás Gumizsákos mélyhúzás Hydroform eljárás Hidromechanikus mélyhúzás 3 Seite 1

2 Gumitömbös húzószerszám Jellemzői A matricát gumitömb, vagy poliuretánból készült tömb helyettesíti A mélyhúzáshoz szükséges nyomás 60 MPa-t is elérhet ezért a gumitömböt acélházba foglalják s < 3 mm lemezvastagságig alkalmas» hengeres,» kúpos» négyszögletes alkatrészek mélyhúzására Az alakítást rendszerint hidraulikus présen végzik Az eljárás és a szerszám működésének elemzése 4 Gumitömbös húzószerszám 5 Gumitömbös húzószerszám Előnyei A matrica és a lemez között súrlódás gyakorlatilag nem lép fel» Viszonylag nagy alakítás valósítható meg fenékszakadás nélkül» Peremes és lejtős fenekű edények is gyárthatók» A fenékrészen alaknyomással alakzat is sajtolható» Egyenletes falvastagság» Karcolásmentes felület Hátrányai A mély darabok húzásakor szükséges nagy nyomást és nagy alakváltozást a gumitömb csak viszonylag rövid ideig képes elviselni» db gyártására elegendő (utána a gumitömböt cserélni kell) A folyamat során a ráncgátló nyomás pontos szabályozása szükséges 6 Seite 2

3 A gumitömbös szerszám tovább fejlesztett változatai Ide sorolhatók azok az eljárások, amelyeknél a gumitömböt Folyadékkal töltött gumizsákkal, vagy Membránnal lezárt folyadékkal helyettesítjük Előnyeik A folyadéknyomás gondos szabályozásával olyan munkadarabok is egy lépésben alakíthatók, amelyek gyártása hagyományos mélyhúzással csak több lépésben lehetséges» Bonyolult alakú munkadarabok Kúpos Paraboloid és egyéb alakok» Nagy magasság/átmérő viszonyú munkadarabok 7 HydroForm eljárás Az eljárás ismertetése Csak a húzóbélyeget és az ún. ellentartót kell elkészíteni A membrán rendszerint poliuretánból készül A szerszám élettartama lényegesen nagyobb, mint a gumitömbösé Rendkívül rugalmas, flexibilis gyártás Az eljárás paraméterei A folyadéknyomás az alakított lemez alakítási szilárdságának 10%-a 8 Hydromechanikus eljárás Az eljárás ismertetése Csak a húzóbélyeget és a folyadéktartályt kell elkészíteni A HydroFormhoz képest még a membránt is kiküszöbölik A lemez közvetlenül a folyadékkal érintkezik A lemez és a matrica között a tömítést cserélhető műanyag tömítések biztosítják A folyadéknyomást a bélyeg behatolás függvényében szabályozni kell Előnyei Nagy húzási viszonyú, bonyolult geometriájú munkadarabok egy lépésben való alakítására alkalmas 9 Seite 3

4 A húzási folyamat intenzifikálása Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített alakítás Energia-impulzussal végzett nagyenergia-sűrűségű eljárások Robbantásos alakítás Elektrohidraulikus alakítás Elektromágneses alakítás 10 Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás 11 Fűtött ráncgátlóval, hűtött bélyeggel végzett mélyhúzás Nehezen alakítható anyagok mélyhúzására fejlesztették ki Lényege A ráncgátló fűtésével a mélyhúzás szempontjából legkedvezőbb alakítási szilárdság-eloszlás megvalósítása a lemezperemen» Ezt biztosítja a ráncgátló szabályozott fűtése Kellő szilárdsággal az edény palást-fenék átmenetnél» húzóbélyeg hűtésével Eredmény: A normál mélyhúzási viszonyok között alig mélyhúzható Mg ötvözeteknél is m o =0,55-0,65 közötti húzási fokozati tényező 12 Seite 4

5 Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített mélyhúzás A rezgőmozgás szuperponálható A húzóbélyegre (jellemzően axiális irányú longitudinális rezgések) A húzógyűrűre» radiális» tangenciális és» ritkán axiális irányban A ráncgátlóra a lemezvastagság irányban A rezgetés lehet Kisfrekvenciás: f= néhányszor 10 Hz Nagyfrekvenciás (ultrahang) rezgés: f=18-22 khz 13 Kis-, illetve nagyfrekvenciás rezgésekkel segített mélyhúzás A mechanikai rezgetés hatásmechanizmusa Anyagszerkezeti hatások» Az alakítási szilárdság kedvező befolyásolása az feszültségi szuperpozíciós mechanizmussal A súrlódási mechanizmussal» A hagyományos alakításoknál az alakítás szempontjából kedvezőtlen súrlódóerőt» Az alakítást segítő erővé alakításával 14 Energia-impulzussal végzett nagy energiasűrűségű eljárások Ide tartoznak A robbantásos alakítás Az elektrohidraulikus alakítás Az elektromágneses alakítás Közös elvük az alakváltozási sebesség, mint állapottényező hatásának hasznosítása A hagyományos alakítás 10-2 < ϕ <10 2 1/s alakváltozási sebesség tartományban Nagy energiasűrűségű eljárásoknál 10 4 < ϕ A nagy energiasűrűség megvalósítható Kémiai robbanóanyag energiájával Elektromos kisülés energiájával 15 Seite 5

6 Robbantásos alakítás A nagy energiasűrűséget (nagy alakváltozási sebességet) folyadékba merülő kémiai robbanóanyag biztosítja A robbanás energiáját a folyadékban keltett nyomáshullámok viszik át az alakítandó lemezre Az alakítás közbeni elmozdulás sebessége: v = m/s, azaz v = km/h A szerszám vasbeton medencébe helyezett acéltartály A tartály és a vasbeton közötti térben a rezgések csillapítására homoktöltetet alkalmaznak 16 Robbantásos alakítás Az alakítás ciklusideje: min, tehát viszonylag kis termelékenységű eljárás Nagy méretű egyedi darabok speciális alakítási technológiája Tipikus alkalmazási terület: nagy méretű parabola antennák gyártása Az alakítási folyamat a robbanóanyag minőségével és mennyiségével a töltet alakjával az alakítandó lemeztől mért távolságával és a töltet feletti vízréteg vastagságával igen jól szabályozható 17 Elektrohidraulikus alakítás Az alakításra szolgáló nyomáshullámot a folyadékban elektromos szikrakisüléssel, vagy vékony huzal nagy áramerősséggel végzett gyors elgőzölögtetésével hozzák létre A villamos energiát nagy kapacitású kondenzátor telepeken tárolják Az elektrohidraulikus alakítás villamos paraméterei Töltőfeszültség: U = 5 20 kv Elektromos energia: E = kjoule A kondenzátor telep kapacitása: C = μf 18 Seite 6

7 Elektrohidraulikus alakítás elvi vázlata 19 Elektromágneses alakítás Elektromágnese alakításnál a kondenzátor telepre a mdb köré (vagy a mdb belsejébe) elhelyezett mágneses tekercset kapcsolnak A feltöltött kondenzátor telep tekercsre kapcsolásakor kialakuló nagy áramerősség mágneses teret hoz létre, amely a mdb anyagában irányított feszültséget indukál Ez a mágneses tér tkp. alakítónyomást generál, amely a munkadarabot az alakítószerszámnak megfelelő alakváltozásra kényszeríti Az elérhető alakítónyomás MPa nagyságú Csak jó villamos vezető anyagok alakítására alkalmazható Előnyösen alkalmazható forgástest alakú munkadarabok képlékeny alakítással végzett kötésére Jó szabályozhatósága révén fém-kerámia kötések kialakítására is alkalmas a kerámia törésének veszélye nélkül 20 Elektromágneses alakítás 21 Seite 7

8 A mélyhúzás speciális alakítógépei Mélyhúzás hagyományos alakítógépeken excenter, illetve forgattyús sajtókon is végezhető Hagyományos, mechanikus alakítógépeket elsősorban kisméretű alkatrészek mélyhúzásakor alkalmaznak A mélyhúzás különösen nagy méretű alkatrészek alakítása legelőnyösebben azonban olyan alakítógépeken végezhető, amelyeknek a medvéje alakítás közben állandó sebességgel mozog és alakítás közben a ráncgátlóerő az alakítási folyamatnak megfelelően szabályozható 22 Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám rugós ráncgátlóval 23 Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám pneumatikus ráncgátlóval 24 Seite 8

9 Mechanikus alakítógépre szerelt mélyhúzó szerszám bütykös mechanizmussal vezérelt ráncgátlóval 25 Sorozathúzósajtó 26 Seite 9